学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
开式叶轮离心纸浆泵内部流动的数值模拟和分析
作 者: 崔明
导 师: 王灿星
学 校: 浙江大学
专 业: 流体力学
关键词: 纸浆泵 开式叶轮 数值模拟 RNGк-ε湍流模型 流场分析
分类号: TH311
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 55次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
纸浆泵是造纸工业中主要的浆料输送机械,在造纸流程中占有举足轻重的地位,需求量也非常大,而且消耗着巨大的电能。随着能源的日益紧缺,人们对纸浆泵提出了更高的要求,因此对纸浆泵进行优化设计、提高效率、降低能耗具有重要意义。为了使纸浆泵具有更好的性能,了解泵内部流场的流动规律显得尤为重要。近年来,随着计算机技术的不断提高,CFD技术的发展极其迅速,已经在流体机械的分析和设计中起到了非常重要的作用,为我们实现这一目的提供了极大的便利。本文对开式叶轮离心纸浆泵的原型泵和优化设计后模型的整机内部的单相流动进行了数值模拟,主要做了以下几个方面的工作:首先简单介绍了纸浆泵内的主要流动介质纸浆的流动特性和力学特性,并对一些CFD的基本理论进行了简介,在此基础上基于RANS方程和RNGκ-ε湍流模型,采用有限体积法和SIMPLEC算法,确立了一种适合于离心式流体机械的数值模拟方案。其次,构建了开式叶轮离心纸浆泵原型泵的实体模型,并通过相关网格生成技术对计算域进行网格划分,基于上述数值模拟方法,利用CFD商业软件数值模拟了泵在不同工况下的内部流动规律,给出了流量扬程性能曲线和流量效率性能曲线,并与标准试验结果进行了对比,两者吻合良好,证明了本文所确立的数值计算方法是可靠的,可以用于开式叶轮离心纸浆泵的内部流动分析。接下来,根据计算结果分析了泵内部流动压力、速度的分布规律,并捕捉了如二次流、分离流动、漩涡和冲击等不利于纸浆泵正常运行的现象,为改善泵的性能,优化泵的设计提供了依据。最后,对优化后的纸浆泵模型进行了数值计算,通过分析和对比,优化后泵内的速度和压力分布趋于合理,表明优化后的泵模型叶轮及整体性能有了比较明显的提高。
|
全文目录
致谢 5-6 摘要 6-7 Abstract 7-9 目次 9-11 1 绪论 11-17 1.1 引言 11-13 1.2 纸浆泵数值模拟的国内外研究进展 13-15 1.2.1 国外研究现状 13-14 1.2.2 国内研究现状 14-15 1.3 本课题的意义和主要研究内容 15-17 2 纸浆悬浮液的特性分析 17-21 2.1 纸浆的流动特性 17-18 2.2 纸浆的力学特性 18-19 2.3 纸浆流动数值模拟的概况 19-21 3 计算流体力学的理论和方法介绍 21-29 3.1 控制方程 21-24 3.1.1 惯性坐标系下的控制方程 21-22 3.1.2 旋转坐标系中的控制方程 22-24 3.2 湍流模型 24-26 3.2.1 直接数值模拟(DNS) 24 3.2.2 大涡模拟(LES) 24-25 3.2.3 雷诺平均法(RANS) 25-26 3.3 有限体积法 26-27 3.4 SIMPLE算法 27-28 3.5 本章小结 28-29 4 纸浆泵的数值模拟和计算结果分析 29-68 4.1 纸浆泵数值模拟方法的确定 29-34 4.1.1 物理模型的建立 29-30 4.1.2 网格划分 30-32 4.1.3 湍流模型的选取 32-33 4.1.4 边界条件及算法 33-34 4.2 原型泵的计算结果分析 34-60 4.2.1 计算结果与试验数据的比较 34-37 4.2.2 压力、速度以及流动现象的分析 37-60 4.3 影响泵性能的主要参数 60-62 4.3.1 叶片包角φ 61 4.3.2 叶片进口角β_1 61-62 4.3.3 叶片出口角β_2 62 4.4 优化后模型计算结果分析 62-67 4.5 本章小结 67-68 5 总结与展望 68-70 5.1 总结 68 5.2 展望 68-70 参考文献 70-74 在学期间所取得的科研成果 74
|
相似论文
- LNG系统中工作压力设定依据与换热器正交试验设计,TQ051.5
- 高强度钢板冲压件回弹的研究,TG386
- 筒形件可控径向加压充液拉深数值模拟与实验研究,TG386
- 硬质合金与钢连接工艺及机理研究,TG454
- 具有非对称端壁的涡轮叶栅气膜冷却数值研究,V231.3
- 复杂形体的高速气动对流及耦合换热研究,V215.4
- 轨道交通引起周围环境竖向振动的振源特性分析,U211.3
- 循环流化床内颗粒聚团的传热特性研究,TK124
- 生物质直接再燃的数值模拟,TK16
- 670t/h四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程的数值模拟,TK224.11
- 1000MW超超临界褐煤锅炉炉内燃烧过程的数值模拟,TK224.11
- 喷动床内气固两相流动特性的研究,TK173
- 周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的试验研究及数值模拟,TK223.23
- 中心回燃式燃烧室燃烧特性研究,TK223.21
- 迷宫式汽封和薄叶式汽封的数值模拟与对比分析,TK263.2
- 三峡库区水环境中营养盐磷分布规律的数值研究,X832
- 阀外置式小排量抽油泵的设计及性能仿真分析,TE933.3
- 渗流对尾矿坝稳定性影响的分析,TV649
- 低渗透油藏水力压裂研究,P618.13
- 果园风送式喷雾机流场数值模拟及试验研究,S491
- 微型联合收割机气流式清选装置的仿真研究,S225.3
中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 泵 > 叶片式泵 > 离心泵
© 2012 www.xueweilunwen.com
|